- Но как ее использование выглядит на практике в наших условиях?
- Сколько стоит создание домашней солнечной электростанции?
- Из каких компонентов состоит (СЭС) солнечная электростанция?
- С какими подводными камнями придется столкнуться при ее создании?
- На эти и многие другие вопросы отвечаем в этой статье.
Содержание
- Зачем вообще нужна домашняя солнечная электростанция?
- Из каких компонентов состоит домашняя солнечная электростанция?
- Какие бывают солнечные панели и чем отличаются?
- Как определить свои потребности в электроэнергии?
- Варианты размещения солнечных панелей
- Какие бывают инверторы?
- На что нужно обратить внимание при выборе инвертора?
Из каких компонентов состоит домашняя солнечная электростанция?
Основные компоненты солнечной электростанции — это солнечные панели, котроллер, аккумуляторы и инвертор.
Все знают как выглядят солнечные панели, состоящие из фотоэлементов, преобразовывающих энергию света в электричество. Но они вырабатывают постоянный ток, далее еще понадобится контроллер который обеспечивает работу комплекта оборудования в автоматическом режиме, отслеживая режим заряда аккумуляторных батарей. Режим заряда зависит от зарядки батарей и соответствует выдаваемой мощности солнечных панелей в конкретный момент времени, которая зависит от погодных условий и пространственного места расположения солнца.
Далее идет преобразователь традиционно называемый инвертором.
Роль инвертора солнечной электростанции – осуществить преобразование одного вида тока в другой, параллельно гарантируя непрерывность его подачи и стабильность напряжения. Обязательным условием качественной работы преобразователя является его грамотная установка. Инвертор включается в сеть между аккумуляторными батареями и приборами-потребителями системы.
Дальше идет уже опциональный список компонентов, который собирается исходя из индивидуальных потребностей. Это могут быть устройства для анализа данных, различные оптимизаторы, управляющие эффективностью работы солнечных панелей. Наконец, аккумуляторные батареи, способные накапливать лишнюю энергию в течение дня и отдавать ее для энергоснабжения дома ночью.
В минимальном наборе компонентов для домашней солнечной электростанции помимо панелей понадобится инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный. Еще может понадобиться устройство-оптимизатор для эффективного управления работой солнечных панелей (например, если часть из них затенены). Он также может защитить систему в случае возникновения электрической дуги , способной привести к пожару. Совсем не лишней будет возможность управления домашней солнечной электростанцией и сбором данных и диагностики через веб-интерфейс и даже приложение для смартфона.
Какие бывают солнечные панели и чем отличаются?
На рынке имеются три основных типа солнечных панелей: монокристаллические солнечные панели, поликристаллические солнечные панели и тонкопленочные солнечные панели, еще их иногда называют солнечные батареи.
Монокристаллические солнечные панели
Из-за своих многочисленных преимуществ монокристаллические солнечные панели сегодня являются наиболее часто используемыми солнечными панелями на рынке. Примерно 95% солнечных батарей продающиеся сегодня используют кремний в качестве полупроводникового материала. Кремний в изобилии, стабилен, нетоксичен и хорошо работает с установленными технологиями производства электроэнергии.
Поликристаллические солнечные панели
Как следует из названия, поликристаллические солнечные панели состоят из ячеек, образованных из множества невыровненных кристаллов кремния. Эти солнечные элементы первого поколения производятся путем плавления кремния солнечного качества и заливки его в форму для его затвердевания. Затем формованный кремний разрезают на пластины для использования в солнечной панели.
Поликристаллические солнечные элементы дешевле в производстве, чем монокристаллические, потому что они не требуют времени и энергии, необходимых для создания и резки монокристалла. И хотя границы, создаваемые зернами кристаллов кремния, создают препятствия для эффективного электронного потока, они на самом деле более эффективен в условиях низкой освещенности, чем монокристаллические ячейки, и может поддерживать выходную мощность, когда не находится под прямым углом к солнце. В конечном итоге они имеют примерно одинаковую общую выработку энергии из-за этой способности поддерживать производство электроэнергии в неблагоприятных условиях.
Ячейки поликристаллической солнечной панели больше, чем их монокристаллические аналоги, поэтому панели могут занимать больше места для производства того же количества электроэнергии. Они также не такие прочные и долговечные, как другие типы панелей, хотя разница в долговечности невелика.
Тонкопленочные солнечные панели
Высокая стоимость производства кремния солнечного качества привела к созданию нескольких типов солнечных элементов второго и третьего поколения, известных как тонкая пленка полупроводники. Тонкопленочные солнечные элементы требуют меньшего объема материалов, часто с использованием слоя кремния толщиной всего один микрон, что составляет примерно 1/300 ширины моно- и поликристаллических солнечных элементов. Кремний также имеет более низкое качество, чем кремний, используемый в монокристаллических пластинах.
— Главная характеристики этих солнечных панелей (помимо цены)— это их мощность в ваттах, чем больше площадь солнечной батареи, тем больше ее мощность производительности.
Солнечная панель состоит из нескольких десятков ячеек с фотоэлементами и имеет площадь около двух квадратных метров. Главной потребительской характеристикой панели, влияющей на ее цену, является мощность электроэнергии, способная вырабатываться ее элементами, измеряемая в ваттах (речь об идеальных условиях в летний солнечный день). Современные панели имеют мощность от 50 до 650 ватт и стоят от нескольких тысяч рублей за штуку. На Российском рынке солнечной энергетики сейчас представлены сотни моделей солнечных панелей и несколько десятков производителей.
При выборе панели стоит также обратить внимание на такие характеристики как КПД (колеблется от 15 до 20 процентов), температурный режим (в принципе, все без исключения они всепогодные), класс IP-защиты распределительной коробки (обычно IP68). Конечно же, самые эффективные панели стоят дороже, выгоднее всего сейчас покупать панели мощностью 350-450 ватт, но ситуация с каждым годом изменяется в лучшую сторону.
Как определить свои потребности в электроэнергии?
Потребление энергии домохозяйства отличается не только в разное время суток, но и в разное время года
Если вы не являетесь электротехником, то вряд ли сможете навскидку оценить потребности по электроэнергии в собственном доме. Но у каждого из устройств есть свой режим энергопотребления. Как правило, постоянными потребителями энергии в доме являются холодильник, телевизор, компьютер. Летом к ним еще добавляются кондиционеры. Каждая лампочка и электроприбор дополнительно требуют энергии. Больше всех из домашней техники потребляют нагревательные приборы, в первую очередь, электрические обогреватели. Там счет сразу идет на десятки и даже сотни киловатт-часов. Помимо всей домашней техники (вряд ли вы включаете всю ее одновременно, но случаи бывают разные) при проектировании мощности домашней солнечной электростанции стоит закладывать еще запас по мощности на уровне хотя бы 20 процентов. На практике, для двухэтажного дома должно хватать мощности в 15-20 киловатт. Но стоит помнить, что эффективность солнечных панелей уменьшается не только в пасмурную погоду, но и в осенне-зимний период, когда сокращается световой день. Разница в генерации энергии между летом и зимой может отличаться в 5-6 раз.
Где можно устанавливать солнечные панели? Какие есть варианты и в чем их отличие?
Солнечные панели монтируются на крыше или на земле, оба варианта имеют как своим преимущества, так и недостатки
Услышав фразу «домашняя солнечная электростанция» мы обычно представляем себе солнечные панели, установленные на крыше дома. Но такой вид установки имеет и свои недостатки. Во-первых, на генерацию энергии сильно влияет азимут (в идеале панели должны смотреть на юг), а на ориентацию уже построенного дома повлиять вы не сможете, что приведет к снижению эффективности работы панелей даже если разместить их на скате солнечной стороны. Во-вторых, нельзя будет изменить угол наклона панелей (он будет соответствовать углу наклона ската), что тоже влияет на генерацию энергии. В-третьих, зимой панели придется регулярно чистить от снега, иначе они просто не будут выполнять свои функции. Не каждый захочет зимой лезть на крышу дома с риском упасть. Каждый раз после снегопада.
Установка солнечных панелей на земле, на специальной поддерживающей конструкции, лишена этих недостатков — можно расположить их так, чтобы панели смотрели строго на юг (помним, что магнитный полюс Земли дает небольшую погрешность. Но такой вариант размещения, конечно же, займет немало места на участке рядом с домом.
Размещение солнечных панелей на земле
Этот вариант подразумевает легкий доступ к солнечным панелям с возможностью их чистить и менять угол наклона, но они закономерно занимают место на земельном участке.
Угол наклона солнечных панелей к солнцу
Оптимальный угол размещения 30-35 градусов. Летом солнце стоит над горизонтом выше, соответственно стоит, по возможности, изменять наклон батарей дважды в год: увеличивая его на 10-15 градусов зимой (и уменьшая летом).
Зависимость от географической широты
Эффективность батарей выше в южных широтах, но имеют значение и климатические условия, и количество солнечных дней в году.
Какие бывают инверторы?
Оптимальным сегодня является выбор трехфазного инвертора на 30 киловатт
Инверторы бывают центральными и стринговыми, однофазными и трехфазными. Центральные требуют распределительной коробки, в которую подключаются солнечные панели. Стринговые объединяют все панели в цепочку (стринг) и подключаются напрямую. В принципе, для домохозяйств используются, преимущественно, стринговые инверторы. Еще инверторы разделяются на однофазные (220 вольт)— такие инверторы используются в солнечных электростанциях небольшой мощности, до 10 киловатт. С учетом популярности зеленых тарифов на электроэнергию и юридических ограничений в 30 киловатт на домашние электростанции для физических лиц, наибольшей популярностью сейчас пользуются трехфазные (380 вольт) инверторы мощностью 30 киловатт. Стоит сказать, что при строительстве современного дома уже используется трехфазный ток — количество электротехники растет с каждым годом, мы стоим на пороге использования электромобилей, поэтому такой шаг выглядит более, чем оправданным. Отсюда вытекает желание владельцев таких домов устанавливать солнечную электростанцию максимально разрешенной законодательством мощностью.
На что нужно обратить внимание при выборе инвертора?
У инверторов есть несколько ключевых характеристик, которые способны повлиять на выбор при проектировании СЭС
КПД
КПД или коэффициент полезного действия инвертора определяется соотношением между входящей (от солнечных панелей)и исходящей (в энергосеть потребления) мощностью инвертора. В лучших инверторах она достигает 98%, остальная энергия выделяется в виде тепла или шума.
Защита от электрической дуги
Электрическая дуга в сетях постоянного тока может стать серьезной проблемой и привести к пожару. Она возникает в местах соединения контактов в результате появления воздушной прослойки между контактами. К ни приводят ненадежные контакты, повреждения кабеля и некачественная пайка. Стоит позаботиться об автоматических диагностике и отключении проблемных модулей СЭС.
Техническое обслуживание
Разные инверторы требуют разного технического обслуживания. От ежемесячной инспекции сервисной поддержкой с изучением воль-амперных характеристик (ВАХ) панелей до полностью автоматизированной диагностики, которую можно проводить удаленно, не вскрывая корпус инвертора.
Количество входов
Количество входов инвертора определяет сколько стрингов (цепочек из солнечных панелей) можно подключить к инвертору.
Надежность
Инверторы устанавливаются за пределами помещений, поэтому должны сохранять работоспособность 24 часа в сутки, 365 дней в году, в любую погоду. Предпочтение в этом случае стоит отдать полностью герметичным инверторам, которые обеспечивают защиту от проникновения влаги, пыли и насекомых внутрь корпуса.
Восстановление модулей от эффекта PID
Эффект PID (Potential Induced Degradation — возможное возникновение деградации) — это тип деградации солнечных батарей, возникающий в условиях повышенной влажности и высоких температур. Современные инверторы имеют функцию восстановления элементов солнечных панелей от этого эффекта.
Количество точек MMPT
MMPT (Maximum Power Point Tracking — отслеживание точки максимальной мощности) — это контроллер, исследующий работу солнечной панели по ее вольт-амперным характеристикам и оптимизирующий ее работу для выработки максимальной мощности электроэнергии.
Можно ли управлять электростанцией удаленно? А со смартфона можно подключить?
В эпоху умных лампочек и умных розеток невозможно представить, чтобы домашняя электростанция не имела приложения для смартфона
Хотя инструменты для диагностики работы домашней солнечной системы не относятся к разряду обязательных, все же стоит позаботиться о том, чтобы иметь доступ к анализу работы солнечных панелей и их эффективности работы, поскольку на генерацию солнечной электроэнергии влияет масса погодных факторов и она меняется в зависимости от времени суток, облачности и времени года.
Лучшие производители оборудования предлагают бесконтактный доступ к диагностике, который можно организовать удаленно и смотреть статистику работы СЭС через веб-интерфейс или приложение в смартфоне. Еще может понадобиться специальный модуль с SIM-картой, который будет передавать данные от инвертора в облачный сервис.
Куда обращаться, если я хочу установить качественную солнечную электростанцию с гарантией?
WHCSOLAR.RU
РОССИЯ, г. ЧЕЛЯБИНСК, УЛ. ХАРЛОВА 5А, ОФИС 5
+7(351) 723-01-32, +7(351) 723-02-32
Конечно, опытный электротехник способен развернуть СЭС самостоятельно, в противном случае стоит обратиться к профессионалам.
Мы рекомендуем обращаться к компаниям, зарекомендовавшим себя на Российском рынке и установившим уже не один десяток домашних солнечных электростанций. Например, к партнерам WHCsolar в работе с солнечными электростанциями, знакомым со всеми видами необходимого оборудования и способных оптимизировать расходы на создание домашней СЭС в зависимости от потребностей и бюджета.
